水射流加工--论文
高压水射流加工技术在精密零件加工中的应用研究

高压水射流加工技术在精密零件加工中的应用研究摘要:高压水射流加工技术是一种非传统的加工方法,在精密零件加工领域具有广泛的应用前景。
本文通过对高压水射流加工技术的原理、特点以及在精密零件加工中的应用进行深入研究,探讨了其在精密零件加工中的优势、局限性以及存在的问题,并提出了进一步研究和发展的方向。
1. 引言随着现代制造技术的不断发展,对精密零件加工精度要求的提高,传统的加工方法已经难以满足需求。
高压水射流加工技术作为一种新型的加工方法,以其无热影响区、无机械应力集中、无表面裂纹等特点,在精密零件加工领域引起了广泛的关注。
本研究旨在探讨高压水射流加工技术在精密零件加工中的应用研究,为提高零件加工质量和效率提供科学依据。
2. 高压水射流加工技术的原理与特点高压水射流加工技术是利用高速注入的水流作为切削工具,通过调节流量和压力来控制切削效果。
其原理主要包括切削力、流态力、热效应和材料去除效应等。
在精密零件加工中,高压水射流加工技术具有以下特点:1) 高效性:高压水射流加工技术可以在短时间内完成零件的加工,提高生产效率;2) 高精度:由于水射流加工过程中无接触切削,避免了机械变形和振动,能够保证零件加工的高精度;3) 环保性:高压水射流加工不产生有害气体和固体废料,对环境友好。
3. 高压水射流加工技术在精密零件加工中的应用3.1 轴类零件加工高压水射流加工技术在轴类零件加工中发挥了重要的作用。
由于轴类零件通常存在几何形状复杂、尺寸精度要求高等特点,传统的加工方法难以满足要求。
通过对高压水射流加工参数进行优化,可以实现对轴类零件的精密加工,提高加工效率和零件质量。
3.2 零件表面处理高压水射流加工技术在零件表面处理中具有独特的优势。
通过调节水射流的压力和流量,可以控制水射流对零件表面的冲击力和切削效果,实现去除表面污垢、清洁锈蚀、增加表面粗糙度等目的。
同时,由于高压水射流加工不产生热影响区,可以避免零件表面的烧伤和变形,保持零件的精密度。
高压水射流加工技术在航空发动机零件加工中的应用研究

高压水射流加工技术在航空发动机零件加工中的应用研究摘要:航空发动机作为飞机的“心脏”,它的性能和可靠性直接影响到飞机的安全性和飞行质量。
而航空发动机的核心组成部分是零件,如涡轮盘、喷气嘴等。
为了提高航空发动机零件的加工精度和效率,降低加工难度和成本,高压水射流加工技术应运而生。
本文旨在探讨高压水射流加工技术在航空发动机零件加工中的应用研究,并评估该技术的性能和优势。
引言:航空发动机零件制造的发展对加工技术的要求越来越高。
传统的机械加工工艺在生产效率、加工精度和加工难度等方面存在一定的局限性。
高压水射流加工技术以其独特的工作原理和灵活性日益受到航空制造业的关注。
高压水射流加工技术凭借其在材料去除方面的出色性能,能够满足航空发动机零件制造过程中的高要求。
一、高压水射流加工技术的原理高压水射流加工技术是在高压水射流的作用下,通过高速冲击和磨削零件表面,从而实现去除材料的目的。
高压水射流的压力通常在1000至6000 bar之间,其射速可以达到800 m/s以上。
高压水射流加工是一种非接触式加工,不会对工件表面造成变形或热影响区,具有良好的加工精度和表面质量。
二、高压水射流加工技术在航空发动机零件加工中的应用实例1.涡轮叶片加工涡轮叶片是航空发动机中重要的零件之一,其制造过程对其性能和寿命有着决定性的影响。
由于涡轮叶片的复杂形状和高硬度材料的特殊性,传统机械加工方法难以满足其生产需求。
利用高压水射流技术可以有效地去除涡轮叶片表面的氧化层和凸耳,提高叶片的加工质量和效率。
2.喷气嘴加工喷气嘴作为航空发动机的重要组成部分,其加工过程对喷气性能的影响非常大。
高压水射流加工技术可以精确地控制喷气嘴的孔径和形状,同时消除加工过程中的热变形问题。
这种加工方法可以大幅提高喷气嘴的加工精度和性能。
三、高压水射流加工技术的优势和挑战1.优势高压水射流加工技术具有以下优势:(1)无热影响区:由于高压水射流加工是一种非热加工方法,不会在零件表面产生变形和残余应力,从而更好地保持了零件的精度和性能。
高压水射流加工技术在航天器件加工中的应用研究

高压水射流加工技术在航天器件加工中的应用研究引言:航天器件的制造对材料的质量和工艺要求非常高,对于精细的加工工艺和清洁的加工过程具有严格的要求。
高压水射流加工技术作为一种高效、精密且无污染的加工方法,近年来在航天器件加工中得到了广泛应用。
本文将对高压水射流加工技术在航天器件加工中的应用进行研究和探讨。
一、高压水射流加工技术概述高压水射流加工技术是利用高压水流对工件进行切割、雕刻、清洗等加工的一种非传统加工方法。
其原理是通过高压水射流的冲击力和切割力实现对工件的加工。
高压水射流加工具有以下几个优点:首先,水射流是无污染的加工方法,可以在不产生有害气体和有毒废物的情况下完成加工作业;其次,高压水射流的加工过程不会产生热影响区,对材料的热影响非常小,从而避免了传统加工方法中可能出现的变形和裂纹等问题;再次,高压水射流加工工具具有较高的加工精度和加工效率,可以实现对复杂形状工件的高精度加工。
二、航天器件加工中的应用案例1. 航天发动机零部件加工航天发动机是航天器件中最重要的组成部分之一,其零部件的制造和加工要求十分严格。
高压水射流加工技术在航天发动机零部件加工中具有较大的应用潜力。
例如,对于复杂形状的涡轮叶片,传统加工方法往往难以实现高精度的加工,而高压水射流加工可以实现对涡轮叶片的形状精细加工,从而提升整个发动机的工作效率。
2. 航天器件表面清洗航天器件在使用过程中容易受到外界的污染和污染物的积累,这会对器件的性能和寿命造成一定影响。
高压水射流加工技术可以用于航天器件表面的清洗工作。
由于高压水射流具有很高的冲击力和洗净效果,可以有效去除航天器件表面的附着物,确保器件表面的清洁和平整,从而提高器件的性能和寿命。
3. 航天器件腔体加工航天器件中的腔体加工是一项非常重要的工作,它直接关系到器件的性能和应用效果。
传统的腔体加工方法受到工艺和设备的限制,往往难以满足高精度和复杂形状的要求。
而高压水射流加工技术可以通过调整水射流的加工参数,实现对腔体的高精度加工。
超高压水射流在机械加工中的应用研究

超高压水射流在机械加工中的应用研究随着科技的不断进步,超高压水射流技术作为一种新兴的加工方式,逐渐引起了人们的关注。
它以其独特的优势,在机械加工领域展示出了广阔的应用前景。
本文将对超高压水射流在机械加工中的应用进行探究和研究。
一、超高压水射流技术简介超高压水射流技术是指通过将水经过超高压泵提升到很高的压力,然后通过喷嘴将水流以极高的速度喷射到加工对象表面以达到加工目的的技术。
超高压水射流技术具有以下几个特点:一是加工过程中无化学污染,对环境友好;二是加工时无热影响,不会导致材料变质;三是操作简便,无需大量的设备和大量人力物力投入。
因此,超高压水射流技术得到了广泛的应用和研究。
二、超高压水射流在金属加工中的应用1. 切割超高压水射流切割是指通过将超高压水射流集中到一个细小的水流束上,以高速冲击金属表面并进行切割。
与传统切割方法相比,超高压水射流切割具有速度快、精度高、不产生热影响、不会导致材料变质等优势。
尤其在对薄板、复杂的曲面等进行切割时,超高压水射流切割技术能够发挥出其独特的优势。
2. 表面处理超高压水射流在金属表面处理方面也有广泛的应用。
通过调节超高压水射流的压力和速度等参数,可以达到不同的表面处理效果。
例如,通过控制水射流的压力和角度,可以实现金属表面的去毛刺、清洗、打磨等效果。
超高压水射流表面处理技术具有速度快、精度高、成本低等特点,有着广泛的应用前景。
三、超高压水射流在非金属材料加工中的应用超高压水射流技术不仅在金属加工中有广泛应用,而且在非金属材料加工中也大显身手。
1. 玻璃切割传统的玻璃切割通常需要用到高速旋转的切割工具,容易导致玻璃破碎或者产生裂纹。
而超高压水射流切割技术通过将高压水射流聚焦在狭窄的一点上,以高速冲击玻璃表面,可以实现精确的切割效果,避免了传统切割方法的弊端。
2. 塑料加工超高压水射流在塑料加工中的应用也十分广泛。
通过调节超高压水射流的压力和速度等参数,可以实现对塑料件的高效切割、减薄、整形等加工。
简述水射流加工技术发展与应用

简述水射流加工技术发展与应用摘要:本文旨在介绍水射流加工技术的形成、发展史。
明确水射流加工工艺的主要流程,了解其发展趋势。
关键词:冷加工高压水射流切割磨料一、水射流加工技术发展史人们认识水射流应该说还是从水的冲刷作用开始的。
大雨能把田地冲出一道水沟,能剥落山岩,甚至能造成泥石流。
河道出口久而久之便冲积成了三角洲。
水对大自然的鬼斧神工表现在3个方面:使材料破裂、流动、去除。
水射流的应用起源于采矿业。
早期利用水射流冲洗矿石中的泥土,蓄水运送并筛选矿石和直接周水射流冲刷煤层。
由冲刷到破碎实际上是水射流的一个质变,前者是低压大流量,后者则是高压小流量。
本世纪30年代已开始用水射流采煤。
开始是用lOMPa以下的水射流冲采中硬以下煤层,至70年代已发展到用20~30MPa水射流慢速切割煤体,再后来就是高压至lOOMPa、超高压大于200MPa的水射流辅助采煤机、掘进机用于破碎落煤和破岩。
只有提高水射流工作压力才能使其广泛应用于大工业部门,这已成为人们的共识。
20世纪70年代,高压水清洗和超高压水切割在同步发展。
80年代,高压清洗已日趋完善,普及应用。
超高压水射流切割工艺一直是水射流行业研究、追踪的热点。
尤其在80年代末、90年代初期这类所谓“水刀”设备已经批量化、商品化,而且以机械于控制切割头为代表的产品已迅速达到了全自动、智能化的高水平。
水射流技术在向高压方向发展的同时,70年代末期国际水射流领域出现了一个引人注目的新动向,即从单一提高水射流压力,的观点开始转向研究如何提高和发挥水射流的潜力这方面来了。
这就有了脉冲射流(水炮)、高温射流、磨料射流和摆振射流。
这些射流与同等压力下的普通连续射流相比,显然大大提高了作业效率。
80年代以来,磨料射流、空化射流、气水射流和旋转射流的进一步发展,将高压水射流技术推向一个新的阶段。
水射流领域已经形成了一个以压力、功率为纵坐标、以射流形式为横坐标的技术与产品的甲而型谱。
高压水射流加工技术在金属材料表面精加工中的应用研究

高压水射流加工技术在金属材料表面精加工中的应用研究摘要:随着现代工业的发展,对于金属材料表面精加工的需求不断增加。
传统的金属材料表面加工方法存在一些限制,如传统机械加工方法容易产生热效应,导致材料变形和残余应力的产生。
为了克服这些问题,高压水射流加工技术应运而生。
本文将重点研究高压水射流加工技术在金属材料表面精加工中的应用,并阐述其优势和挑战。
1.引言金属材料的精加工是提高产品品质和性能的重要手段。
传统的机械加工方法如铣削、车削等存在一些局限性,如加工速度慢,容易产生热效应等。
因此,寻找一种高效、无热源的加工技术对于金属材料表面的精加工具有重要意义。
高压水射流加工技术因其高流速、高压力和无热源特点,在金属材料表面的精加工中得到了广泛的应用。
2.高压水射流加工技术的原理与特点高压水射流加工技术是利用高速射入工件的水流产生的冲击力和撞击力对金属材料表面进行加工。
与传统机械加工相比,高压水射流加工技术具有以下特点:(1)无热源:高压水射流加工技术不会产生热效应,避免了材料因热量集中引起的变形和残余应力。
(2)高精度:由于射流速度极高,可以实现较高的加工精度,对于特定形状的工件可以实现精确的模具加工。
(3)加工速度快:高压水射流加工技术可以在较短的时间内完成加工,提高生产效率。
(4)无污染:高压水射流加工技术不需要额外的化学药剂,不会产生有害物质污染环境。
3.高压水射流加工技术在金属材料表面精加工中的应用3.1 表面去除高压水射流加工技术能够有效去除金属材料表面的氧化层、油漆、铁锈等污染物,使金属材料恢复原有的光洁度和表面质量。
这种方法非常适用于汽车制造、船舶维修、钢结构清洗等行业。
3.2 表面精加工高压水射流加工技术可以通过调整射流压力和流量实现不同程度的金属材料表面去除和加工。
通过选择不同的切割速度和角度,可以实现不同形状的表面加工。
此外,可以利用射流冲击和磨削效应实现金属材料的去毛刺和光洁度提高,达到精加工的要求。
高压水射流加工技术在船舶电镀加工中的应用研究

高压水射流加工技术在船舶电镀加工中的应用研究随着船舶工业的发展,对于船舶电镀加工的要求也越来越高。
而高压水射流加工技术作为一种新兴的加工方法,其在船舶电镀加工中的应用研究具有重要的意义。
本文将从高压水射流加工技术的基本原理、在船舶电镀加工中的应用以及存在的挑战与解决措施等方面展开探讨。
首先,我们来了解一下高压水射流加工技术的基本原理。
高压水射流加工技术是利用高速喷射的水流对工件表面进行加工的一种方法。
通过高压水射流的冲击力和切割力,可以将工件表面的污物、氧化层等物质去除,清洁工作面,从而为电镀提供一个良好的基础。
在船舶电镀加工中,高压水射流可以发挥多种作用。
首先,它可以清洁船体表面,将附着在船体上的污垢、海草等物质彻底清除,保证电镀过程的顺利进行。
其次,高压水射流还可以去除船舶表面的氧化层,为电镀提供一个干净的表面,增强电镀层与基材之间的结合力,提高电镀层的附着力和耐腐蚀性。
此外,高压水射流还可以修整、清理船舶表面的不平整处,减少表面缺陷,提高电镀的质量和外观。
然而,高压水射流加工技术在船舶电镀加工中也面临一些挑战。
首先,高压水射流加工需要高压水射流设备和相关的控制系统,在船舶上的安装与维护成本较高。
其次,高压水射流加工会带来一定的环境污染,如噪音和水射流产生的废水等。
另外,在对船舶大面积进行高压水射流加工时,由于船体的曲面特性和几何形状不一致,可能会出现加工不均匀的情况。
针对这些挑战,我们可以采取以下解决措施。
首先,我们可以优化高压水射流加工设备的设计,使其更加适应船舶表面的加工需求。
例如,可以设计多功能喷头,使水射流能够更好地适应曲面和不平整面的加工需求。
同时,还可以改进控制系统,实现对水射流压力、流量等参数的精确控制,使加工效果更加均匀。
其次,我们可以研究开发环保型的高压水射流加工技术。
例如,可以采用低噪音、高效率的高压水射流设备,减少噪音对环境和工人健康的影响。
同时,可以研究回收和处理废水的技术,实现废水的净化和循环利用,减少对环境的污染。
高压水射流加工技术在超硬材料加工中的应用研究

高压水射流加工技术在超硬材料加工中的应用研究引言:在现代科技的推动下,各行业对材料加工的需求越来越高。
超硬材料作为一种重要的工程材料,其硬度和耐磨性能得到了广泛的应用。
然而,由于其特殊的物理和化学性质,超硬材料的加工一直是一个具有挑战性的问题。
传统的机械加工方法对于超硬材料的加工效果并不理想,因此需要寻找一种创新的加工技术。
本文将探讨高压水射流加工技术在超硬材料加工中的应用研究。
一、高压水射流加工技术的原理与优势高压水射流加工技术是一种利用喷射速度极高的水流来实现材料切削的加工方法。
其基本原理是通过将水泵压缩后喷射出来,形成高速的水流,利用水流的高动能来削除材料表面,达到加工的目的。
高压水射流加工技术具有以下几点优势:1. 非接触性加工:高压水射流加工不需要物理接触,避免了材料表面的磨损和热影响区,减少了材料的变形和热变色的风险。
2. 多功能性:高压水射流加工技术可实现多种切削效果,包括切割、打孔、清洗、蚀刻等,适用于不同材料和形状的加工需求。
3. 灵活性:高压水射流加工技术可以根据加工要求进行调整,包括水流压力、喷嘴形状、喷嘴距离等,以获得最佳的加工效果。
二、高压水射流在超硬材料切削中的应用1. 超硬合金切削超硬合金具有极高的硬度和耐磨性,传统加工方法很难满足其切削需求。
高压水射流加工技术可以通过控制水嘴的喷射压力和角度,以高速射流撞击超硬合金表面,达到切削的效果。
该方法可以有效地降低切削力和摩擦热,减少材料的变形和裂纹,并提高切削质量和加工效率。
2. 金刚石的腐蚀切削金刚石是一种具有优异导热性和硬度的材料,常用于切削工具。
然而,金刚石的抗冲击性较差,在传统的加工过程中容易破碎。
高压水射流加工技术可以通过调整水流的喷射压力和方向来控制切削深度和速度,从而降低对金刚石的冲击力,并保持其完整性。
此外,高压水射流还可以通过水流中的磨粒来实现对金刚石的腐蚀切削,达到高效、精密的加工效果。
三、高压水射流在超硬材料加工中的优化策略为了进一步提高高压水射流加工技术在超硬材料加工中的效果,可采取以下优化策略:1. 控制喷射参数:通过调整水嘴的喷射压力、流量和角度等参数,可以控制高压水射流对材料的冲击力和切削深度,从而实现高质量的加工效果。
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水射流加工(大连交通大学机械工程学院辽宁大连116028)摘要本文介绍了水射流加工的发展、原理、系统组成及在各个方面的应用前景。
关键词:水射流加工;切割;磨料;喷嘴。
1.,高压、超高压水射流的发展水射流技术始于19世纪中叶,最初用于冲蚀土壤和开采金矿。
早在1830年俄罗斯人就采用了大直径水射流冲开未固结的砂砾石金矿、冲洗淘金,1852-1884年这种技术在美国加利福尼亚金矿得到了应用和发展。
当时压力很低,仅几至十几个大气压。
20世纪初,水射流技术开始用于开采其他金矿和用于水力采煤。
50年代,人们从水力采煤和高速飞机的雨蚀现象中认识到,提高射流压力和速度能够冲蚀较坚硬物料,并显著提高落煤效果,从而开始了较高压设备的研制和较高压射流的试验。
60年代,随着较高压力柱塞泵和增压器的问世,开始研究射流动力学特征和喷嘴结构。
60年代末,美国国家科学基金资助了一项庞大的研究计划,诣在寻求一种高效的切割破岩方法,研究人员提出并实验了25种新方法,如电火花、电子束、激光、火焰、等离子体、高压水射流等,最后专家一致公认最可行有效的是高压水射流破岩方法,后来也只有这种方法得到了实际应用。
进入70年代,各国开始大力研究高压水射流技术,使该技术进入了迅速发展的新阶段。
这期间,研究的重点是水射流破岩机理、脉冲射流特性及水射流在切割、破岩、清洗上的应用,开始出现了水力辅助机械破岩、空化射流、磨料射流、间断射流等新型射流技术。
进入80年代以来,随着激光测速、高速摄影、流体显形、数值模拟等先进测试和研究手段的进步,高压水射流技术研究和应用得到更立为垂发展。
磨料射流、空化射流、脉冲射流水力辅助机械破岩技术和基础理论、切割机理、影响因素研究和分析进一步深入,并出现了气水射流、液态金属射流、液态气体(空气、氮气、二氧化碳)射流、冰粒射流、超高压射流等特种射流,其应用范围也由当初的采矿、破岩、钻孔、清洗、除垢发展到金属和超硬材料切割、表面处理、研磨等,应用领域涉及煤炭、石油、冶金、化工、船舶、航空、建筑、电力、纺织、交通、市政医学等几十个工业部门及核废料、海洋等危险恶劣工作环境,自动化程度和切割精度有了显著提高。
二、水射流切割基本原理水射流切割原理.可简单概括为:通过转能装置(泵或增压器),将发动机〔电机或内燃机)的机械能转变成水的压力能;再通过喷嘴小孔,喷出高速射流,将压力势能转换成动能;当高速水射流冲击被切材料时,动能又重新变成作用于材料表面的压力能。
如果压力超过材料的破坏强度(门限压力),即可切断材料。
使水获得高压的装置.主要有两种形式:压力小于7OMPa ,可直接用多级离心泵或柱塞泵;70MPa 以上.多用增压器或动压式水炮为了不致功率过高,流量较小常为认0.5~25L/min ;喷嘴直径常为0.1 一0 . 6mm ,目前多用人造宝石、碳化钨、陶瓷等耐磨材料制作;射流速度可达500 --l000m / s 的超音速。
由于工作介质(水)与周围介质(空气)之间,在射流发生时,进行剧烈的动量交换和紊动扩散,使得常用的非淹没连续自由射流,变成气液两相混合介质射流,机理复杂。
除涉及经典流体力学外,更多地涉及到高速气液两相流、激波、水介质雾化、气液混合介质声速、声阻抗等现代物理及流体动力理论。
迄今尚难用纯解析法研究流动特性和参数计算,仍须借助现代实验手段,获取定量化的可靠参数。
图1 为非淹没连续自由射流的水动力学结构。
它是由射流初始段和主体段构成。
初始段包括等速核和混合区,而主体段则为混合区。
混合区是由不同速度的异种流体介质——水和空气混合而成。
可见,只有等速核是单一的水介质,而且淹没和消失在混合介质之中。
等速核是能量密集的主流,混合介质则通过动量交换,从等速核获得动能,而且占据射流的主要部分,二者都具有对靶体材料冲击加载的破坏作用,而等速核动能更大,是切割最有效的射程区段,因而,切割靶距通常选在这个范围内。
图2 是射流在靶体表面的流动图形。
区段Ⅰ是射流上游,即喷嘴内部的流动;区段二是图1 所表示的射流段;区段三则是射流与靶面接触后的状态。
2 系统的组成系统组成也有多种形式,仅以应用最多的两种典型系统为例,作一简要介绍。
图3 系统可用于纯水或磨料后混合切割,即磨料在两级喷嘴之间加入,随射流一起喷出。
其特点是:磨料加速距离短,切割效果稍差,但一级喷嘴不受磨料摩损,而磨料是由高速射流产生的真空度吸入,整个磨料供给系统处于常压或低于常压下工作,对设备要求不高,目前应用最广。
系统主要由三部分组成:动力源(前已述及)、工作床及控制柜、废水处理装置。
工作床用于放置被切工件,驱动喷嘴完成与工件的相对移动。
有单柱、门桥、机械手、机器人等形式,因工件不同而异。
有单坐标和多坐标式(最多6 坐标)。
控制方式有:手动、机动、PC 、NC 、CNC 自动控制等,也可做成手提式喷枪。
图4 为前混合式磨料水射流切割机的简化示意图。
其特点是:将磨料预先在磨料罐内混合好后,加人喷嘴上游。
显然,其混合路径长,磨料得以充分加速,切割效果好。
但其严重缺点是,磨料混合系统与高压管相通,必须承受同样的超高压,而且磨料与水一起流经喷嘴,磨损严重,经常发生堵塞。
目前,这几个缺点尚未很好解决,应用受限,其综合效果并不占优势,有待改进和完善。
图5 给出几种常用喷嘴(纯水用)结构示意图。
为提高切割效果,喷嘴的结构及流体动力特性是一大关键,因而已成为研究目标之一。
除这类简单喷嘴外,现已应用多种高效喷嘴,如空化喷嘴、脉冲喷嘴、高频谐振喷嘴、旋转喷嘴、多孔喷嘴等。
三工艺高压水射流切割工艺高压水射流切割的工艺特点。
①高压水射流切割属于冷切割,产热少且被流水带走,所以不会造成工件切口附近的材料氧化、金相组织发生变化,也不会使工件发生变形,同时也避免了某些材料有害物质的挥发。
②高压水射流切割属于点切割,切割时作用在工件上的力很小,不会使工件产生附加应力或应力变形。
③高压水射流切割没有粉尘危害。
④高压水射流切割所使用的喷嘴孔径很小,切口间隙很窄,大大节约材料,特别是对于某些贵重金属的切割,提高材料的利用率,降低生产成本。
⑤高压水射流切割设备大都采用计算机或机器人控制的数控切割装置,可以实现多轴联动。
2.高压水射流切割的工艺参数及影响因素(1)高压水压力采用纯水型高压水射流切割法对玻璃纤维增强塑料进行切割时,在切割速度及喷嘴高度一定的情况下,切割深度与高压水射流喷出时的压力的关系如图4所示。
切割深度与高压水压力呈偏离原点为起点直线关系高压水射流切割时,由于受到工件材质及割枪参数的影响,高压水喷出的压力存在一个临界值,当水压力低于该临界值时,就不能实现对工件的切割。
比如在采用纯水型切割法切割各种岩石时,其切割临界水压力与被切割材料的抗拉强度的关系如图5所示。
随着被切割材料抗拉强度的增大,切割临界水压力逐渐升高。
图6所示为采用加磨料型水射流打孔所需的时间与高压水压力的关系。
打孔所需时间与高压水压力的关系。
打孔所需时间与高压水压力并非呈直线关系。
由于板材比较厚,打孔需要相当长的时间,但随着高压水压力的增大,打孔所需的时间就相对缩短。
(2)切割速度切割速度不但影响切割能力,也影响到切割质量。
图7所示为采用加磨料型水射流切割法来切割低碳钢、不锈钢及铝合金时的切割深度与切割速度的关系;图8所示为在不同不压情况下采用加磨料型水射流来切割不锈钢时的切割深度与切割速度的关系。
从上述两图可以看出,切割速度与切割深度大致上呈反比关系,即切割速度增大时,切割深度就减小。
图9所示为采用纯水型高压水射流切割法来切割玻璃纤维增强塑料时的极限切割速度与板厚之间的关系。
该图括号内所标数字为切割面积速度,其定义为:切割深度×最大切割速度或切割板厚×极限切割速度。
可以看出,切割面积速度的最大值不产生在高速切割薄板时,也不产生在切割厚板时,而是产生在切割介于两者之间的板材时。
切割面积速度最大,亦即切割能力最大,故往往把接近切割面积速度最大值的工艺参数作为最佳切割参数。
采用加磨料型水射流切割铝合金时的切割速度与切口形状的关系如图10所示。
当切割速度较慢时,形成上窄下宽的切口;而当切割速度过快时,则形成上宽下窄的切口,并且切割面的倾斜角较大,同时出现热切割中常见的后拖线,粗糙度也变差;当切割速度适中时,可获得上口与下口同样宽度的切口(即垂直切割面)。
试验表明,最合适的切割速度,即可获得最佳切割面的切割速度约为极限切割速度的2/3在实际应用中,根据切割效率与切割质量的不同侧重点,可选用不同的切割速度。
(3)喷嘴孔径喷嘴孔径的尺寸大小直接影响到喷出的水流量,进而影响到切割能力。
喷嘴孔径增大,从喷嘴中喷出的高压水流量也增大,切割能力相应提高。
采用纯水型高压水射流切割时,喷嘴孔径与切割深度的关系大致为正比关系;采用加磨料型水射流切割时,喷嘴孔径与切割深度的关系如图11所示。
随着喷嘴孔径的增大,切割深度也增大,即切割能力提高。
虽然试验数据的边线略呈曲线形状,但大致上接近直线关系,如图中点划线所示。
(4)喷嘴高度及割枪倾斜度喷嘴高度对切割能力和质量有很大的影响。
图12所示为加磨料型水射流切割时的喷嘴高度与切割深度的关系。
喷嘴高度从约2mm开始逐渐增大时,切割深度逐渐下降。
采用纯水型水射流切割时,喷嘴高度与切割深度也有类似的关系。
此外,喷嘴高度过大时,切口上缘会出现塌肩现象;但喷嘴高度小于2mm时,切割深度反而减小,故实际切割时喷嘴高度一般取2mm。
采用高压水射流切割时,割枪大都与工件表面垂直。
在对工件进行剥离、冲洗及切削加工等场合则宜使割枪倾斜一定角度,以便提高切割能力。
割枪向后倾斜约10°角时的切割深度为最大。
图14所示为用石榴石和氧化铝作磨料时磨料的粒度与切割深度的关系。
当石榴石的粒度小于200μm时,切割深度随着粒度的增大反而减小。
这是由于:①由于切割过程中磨料的供给量是固定的,粒度增大,会使与材料相冲击的磨料数量减少;②磨料的粒度大,磨粒的质量也大,故不能被高压水射流充分加速。
所以,从切割能力的角度而言,每一种磨料存在一个恰当的粒度大小而使得切割能力最大。
比如采用石榴石作磨料时,磨粒的平均粒度为200μm最合适。
但切割根据割枪中混合室的形状不同,适宜的磨料粒度大小也略有不同。
当要求获得较光滑的切割面时,通常采用粒度较小的磨料,不过切割能力会有所降低,常用的磨粒度为50~500μm。
3.高压水射流切割的工艺参数示例高压水射流切割的参数很多,这些参数对切割的影响程度不同。
就加磨料型切割而言,决定其切割速度的主要工艺参数如图16所示,其中影响最大的主要是喷嘴孔径、由切割水压力所决定的功率及磨料供给量。
因此,高压水压力、喷嘴孔径、磨料以及工件的材质和厚度不同,所能达到的最大切割厚度也不同,获得的切口质量也不同。